1, 2편에서 촬영할 때 어떤 장비가 왜 필요한지, 어떤 장비를 고르는게 좋은지 설명드렸습니다. 마지막 편에선 앞서 고른 장비들을 이용해 어떻게 촬영을 하는지를 설명하려고 합니다. 그 전에 천체사진을 촬영할 때 꼭 필요하지만 악세사리에 가까워 앞편에서 설명하지 않은 장비들을 몇 개 말씀드리도록 하겠습니다.

1) 열선: 가을이나 겨울 혹은 봄철, 습한 새벽에는 망원경 앞에 이슬이 맺힙니다. 이를 방지하기 위한 게 열선입니다.

2) 배터리: 천체사진을 찍을 땐 카메라, 노트북, 적도의, 열선 등 전원을 사용하는 기기들을 많이 사용합니다. 차량 시가잭에 연결하여 사용하시는 분들도 있지만 차량용 배터리를 추가로 구입해서 악어클립을 물리거나 발전기를 사용하는 분들도 계십니다.

3) 릴리즈: 천체사진을 찍을 때 망원렌즈나 망원경에 연결되어 있으면, 버튼을 누르는 진동에도 상이 크게 흔들립니다. 또 짧게는 5분~10분, 길게는 수 시간의 노출을 위해서 릴리즈는 필수입니다.

 

천체사진을 찍을 때 오토가이드나 후보정이나 합성 등에 쓰이는 소프트웨어는 매우 많습니다. 그 중 사용법이 간단한 프로그램인 ‘PHD Guiding’과 ‘DSS’을 이용해 촬영해보겠습니다. 이 두 개 말고도 본인에게 어떤 소프트웨어가 맞는지 탐색해보는 것도 나쁘지 않습니다.

1. 장비설치

더 좋은 결과물을 얻기 위해서는 극축정렬, 수평세팅, 무게중심세팅 등 장비 설치를 매우 정밀하게 해야 합니다.

적도의와 망원경의 설치법과 유의사항

1) 삼각대와 적도의 헤드를 설치하고, 나침반을 이용해서 북쪽을 향하게 합니다. 현재의 위도도 대충 설정해줍니다.

2) 적도의에 붙어있는 수평계를 사용해서 정확하게 수평을 잡아줍니다. 수평이 틀어지면 적도의의 회전축도 틀어지기 때문에 후에 아무리 극축정렬을 잘해도 가이드 오차가 납니다.

3) 무게추를 적도의에 올려줍니다. 무게추를 올리기 전에 적도의 머리에 망원경을 올리면 무거운 위쪽이 아래쪽으로 확 내려가는 불상사가 벌어질 수 있습니다. 그러니 무게추를 먼저 올려야 합니다.

4) 망원경에 열선, 카메라, 가이드 카메라, 각종 전선 등 촬영에 필요한 모든 부가장치들을 연결합니다.

배선상태

5) 장비의 대략적인 설치가 끝났으니 밤이 되길 기다립니다.

이젠 카메라와 가이드 카메라의 초점을 맞추셔야 하는데요. 그 과정을 설명해드리겠습니다.
 

카메라와 가이드 카메라의 초점 맞추기

1) 주경의 초점 조절

천체망원경에는 오토포커스가 없고 오토포커스가 있는 망원렌즈라고 해도 빛의 양이 절대적으로 작은 밤에는 한계가 있어 수동으로 조절해야 합니다.

① 달과 목성처럼 밝은 행성이나 시리우스, 베가, 스피카 등 계절마다 가장 밝은 별이 시야에 오게 조절해줍니다.

② 본인의 카메라에 ‘라이브 뷰’가 있다면 켜줍니다. 위에서 말한 밝은 대상이라면 라이브 뷰를 통해서 희미하게나마 볼 수 있기 때문에 디지털 줌으로 최대한 땡겨줍니다.

만약 라이브 뷰가 없는 모델이라면 ‘바티노프 마스크’란 장치를 사용해야 합니다.

바티노프 마스크는 빛의 회절패턴을 이용해 초점이 맞았는지의 여부를 알려주는 동방신기방기한 장치입니다. 기성품을 구매하셔도 되고 인터넷에서 쉽게 찾을 수 있는 도안을 이용해 하드보드지로 직접 제작하셔도 됩니다.

③ 디지털 줌으로 최대한 땡긴 상태에서 초점을 이리저리 조절하면서 별의 상이 제일 작아지는 지점을 찾습니다. 그 지점이 초점입니다.

아니면 망원경에 바티노프 마스크를 씌워준 다음 ISO를 최대로 한 뒤, 30초 노출로 사진을 찍습니다. 사진에서 6갈래의 굵은 빛과 얇은 갈래의 몇 개의 빛이 보일 겁니다. 그때 6개의 굵은 빛 모양이 아래 사진 같아야만 합니다.

 

육안으로 모양이 정확한지 구분하기 힘들거나 정말 칼 같이 정확한 초점을 원한다면, 이곳(링크)에 있는 소프트웨어를 통해 칼초점 여부를 확인할 수도 있습니다.

④ 잡은 초점을 확실히 고정합니다.

2) 가이드 카메라의 초점 조절

① 가이드 카메라가 컴퓨터와 적도의에 제대로 연결이 되어있다면 ‘PHD Guiding’를 실행합니다.

② 아래와 같은 화면이 보이면 1번 버튼을 눌러주세요.

③ 각종 카메라 목록 중에 본인의 카메라를 선택해주세요

④ 카메라가 연결되었다면 가이드 스코프의 뚜껑을 닫고, 9번 ‘Take Dark’ 버튼을 누르시면 됩니다.

⑤ 두 번의 안내메시지가 뜨면 뚜껑을 벗겨주시고 3번 ‘looping’ 버튼을 누르시면, 가이드 카메라의 라이브 뷰를 PHD를 통해서 볼 수 있습니다.

⑥ 사전에 가이드경과 주경을 정렬해두었고 밝은 별을 이용해 주경의 초점을 맞춘 직후라, 밝은 천체는 가이드경의 시야에 있을 것입니다. 천체의 크기가 제일 작아지는 시점까지 초점을 이리저리 조절해주세요.

3) 무게중심 조절

카메라의 초점을 모두 잡았다면 무게중심을 조절해야 합니다. 망원경의 무게중심이 맞지 않으면, 추적모터의 속도에 감속 혹은 가속이 가해져서 추적성능이 떨어집니다. 반드시 정밀하게 세팅하셔야 합니다. (참고영상 링크)

① 적도의의 위치를 모두 ‘index’ 위치에 놓아둔다.

② 적도의의 적경축 나사를 푼다.

③ 무게추와 망원경이 수평이 되는 위치에 놓는다.

④ 이 때 무게추 쪽이 내려가면 무게추를 안쪽으로 옮기고, 망원경 쪽이 내려가면 무게추를 바깥쪽으로 옮긴다.

⑤ ④의 과정을 반복해, 적경축을 어디다가 회전해놓더라고 손을 뗐을 때 망원경이 움직이지 않도록 한다.

⑥ 망원경과 무게추가 수평이 되게끔 해놓는다. 적경축은 잠그고 적위축을 푼다.

⑦ 망원경의 앞쪽이 앞으로 내려가면 망원경을 뒤로 빼고, 뒤가 내려가면 앞으로 뺀다.

⑧ ⑦의 과정을 거쳐서 어느 위치에 있더라도 망원경이 앞뒤로 움직이지 않게 무게중심을 잡아준다.

4) 극축 망원경

아래 사진에 나온 부분은 적도의에서 극축 망원경이라는 부분입니다.

이 망원경의 축은 적도의의 회전축과 일치하기 때문에 이 망원경의 축을 지구의 자전축과 동일하게 세팅을 해주면 극축정렬이 되는 것입니다.

극축망원경의 내부에는 이와 같이 별자리 그림과 북극성이 있어야하는 위치가 표시되어 있습니다. 밤이 된 이후에 북극성이 올바른 위치에 오도록 적도의의 축을 이리저리 움직이면 됩니다.

극축망원경을 이용한 방법 말고도 ‘표류이탈’이라고 하는 좀 더 정밀한 극축정렬법이 있는데, 복잡한지라 생략하도록 하겠습니다.

이로써 장비의 설치가 모두 끝났습니다. 이 과정들을 모두 정밀하게 해야만 적도의가 가진 추적성능이 제대로 나올 수 있습니다. 그러니 사소한 것 하나라도 놓치지 말고 잘해야 합니다.

2. 사진 촬영

이제 장비의 설치가 모두 끝났으니 사진촬영만 남았습니다.

1) 구도조정

저는 ‘레오 트리플렛’이라고 하는 M65, M66, 그리고 NGC3628 세 은하를 한 화각에 담기로 했습니다. ‘Go To’ 기능이 알아서 레오 트리오가 있는 곳으로 움직여 줬습니다만, 오차가 있을 수도 있기 때문에 뷰파인더를 통해 대상이 정말 중앙에 대상이 있는지를 확인해야 합니다. 아니라면 구도 미조정을 해야 합니다. 안 그랬다가는 열심히 찍은 사진의 한 쪽이,
 

이렇게 잘리는 불상사가 일어날 수도 있습니다.

① 카메라의 ISO를 최대로 설정해주고, 30초 정도의 노출을 통해 대상의 위치를 확인합니다. 중앙이 아닌 다른 곳에 있다면 컨트롤러를 통해서 조절합니다. 

② 조정한 구도를 ①의 과정을 통해서 확인합니다. 저 같은 경우는 두어 번의 조정을 통해 맘에 드는 구도를 얻었습니다.

참고로 구도조정을 할 때 초점도 다시 한 번 확인하는 게 좋습니다.

2) 오토가이드 시작

구도조절까지 끝났다면, 촬영을 시작하기 전에  오토가이드로 추적 정밀도를 보정해줍니다. 가이드경의 초점을 맞추는 과정에서 이미 가이드 카메라와 컴퓨터의 연결을 끝냈고, PHD를 통해 라이브 뷰가 켜진 상태라 PHD에서 화면을 체크해주시면 아래와 같이 몇몇 밝은 별이 보일 것입니다.

(사진출처- "How to guide a mount with PHD?")

이때 화면에 있는 별들 중 하나를 클릭해주면 초록색 테두리가 생깁니다. 그 때 4번 PHD 버튼을 눌러주시면 짧게는 1~2분, 길게는 5분여 간의 calibration을 거친 후 오토가이드가 시작됩니다.
 

만약 위 사진 속의 그래프처럼 가이드 도중에 그래프가 오르락내리락 한다면 적도의에 오차가 매우 크다는 말이기 때문에 무엇이 문제인지 분석하여서 수정을 해주어야 합니다.

아래와 같은 그래프가 좋은 그래프의 예시입니다.

바라보고 있는 영역이 밝은 별이 없는 영역이라면, 가이드경의 링을 조절해 다른 곳을 보게끔 해 밝은 별 하나를 포착해야 합니다. 혹은 6번 버튼에서 노출시간을 조절하여서 좀 더 어두운 별을 포착할 수도 있습니다.

3) 촬영시작

오토가이드까지 되는 단계까지 왔다면 이제 정말로 카메라의 셔터를 누르는 일만 남았습니다. 촬영하는 대상과 관측지의 광해나 월령에 따라서 적정노출시간과 ISO값은 다르지만, 보통 짧게는 5분에서 길게는 20~30분 정도 노출을 합니다. 별이 흐르지 않는 선에서 적당한 노출을 주어서 촬영을 하면 됩니다.

3. 후보정

아래 사진은 ISO 1600에서 5분 노출로 찍은 ‘레오 트리플렛의 원본 JPEG 변환 리사이즈’ 사진입니다.

무언가 뿌옇고 답답한 느낌이 들어 DPP에서 커브와 대비 화밸 등을 조절했습니다.

많이 나아졌지만 여전히 노이즈도 많고 상도 선명하지 않아 여전히 답답한 느낌이지요. 그래서 별지기들은 ‘stack’이라 불리는 일종의 합성을 합니다. 

1) 합성

이런 식으로 똑같은 레오 트리플렛을 여러 장 찍어서 DSS, 네뷸로시티, 맥심DL 등 전문 소프트웨어로 각 픽셀의 평균치를 구해 이미지를 만드는 것입니다. 이런 과정을 거치면 각 픽셀의 평균치를 구할 수 있어 자연스레 노이즈픽셀의 수치는 실제 빛의 픽셀에 가까워지고, 노이즈도 줍니다. 보통 천체사진에 짧게는 1~2시간, 길게는 20~50시간 노출이라는 말은 모든 사진의 노출시간을 더한 것입니다. 예를 들어 저는 레오 트리플렛 5분을 5장 찍었기 때문에 25분짜리 노출사진을 찍은 것이지요.

주의할 점은 20분짜리 3개로 60분 이미지를 만드는 것과 5분짜리 12개로 60분짜리를 만들 때 똑같은 결과를 얻을 수 없다는 것입니다. (20분짜리 3개 쪽이 더 많은 빛의 정보를 갖고 있습니다)

2) 다크 프레임

노이즈를 줄이기 위한 두 번째 방법은 다크 프레임 촬영입니다. 카메라의 열화노이즈는 패턴이 어느 정도 정해져있습니다. 그렇기 때문에 똑같은 ISO, 똑같은 노출시간, 똑같은 온도에서 빛이 하나도 없는 까만 프레임을 찍는다면 열화노이즈만 있는 사진이 나옵니다. 다크 프레임은 이 열화노이즈만 있는 사진을 별 사진과 겹치고, 포토샵에서 차이를 이용해서 노이즈를 감산해주는 방법입니다.

촬영방법은 간단합니다. 기존에 촬영한 별 사진이 5분 노출에 ISO 1600이라면 카메라에 덮개를 씌워 빛이 없는 환경에서 똑같은 조건으로 찍으면 됩니다. 저는 레오 트리플렛을 촬영한 날 5분 노출에 ISO 1600인 이미지를 5장 촬영하였고, 같은 조건으로 다크 프레임을 4장 촬영하였습니다.

이 사진들을 합성하기 위해서 저는 Deep Sky Stacker, 줄여서 DSS라는 소프트웨어를 사용했습니다. DSS의 사용법은 의외로 간단합니다.

위 사진과 같은 인터페이스 중, 왼쪽에 보이는 붉은색 ‘Open Picture files’를 누른 후에 5장의 레오 트리플렛 이미지를 선택해줍니다. 그리고 ‘dark files’을 누른 후 4장의 다크 프레임을 선택합니다. ‘Check All’을 누르고 ‘Register Checked Files’를 누르면 소프트웨어가 알아서 합성을 해줍니다. (물론 여러 가지 합성옵션이 있어서, 원하는 방식의 사진을 위해선 수치를 조절할 필요가 있습니다)

이미지의 퀄리티를 위해 다크 프레임말고도 플랫 프레임과 바이어스 프레임도 촬영을 하는 게 보통인데, 이 쪽은 패스하겠습니다.

어쨌든 금방 이렇게 결과물이 뜹니다.

‘save picture to file’ 버튼을 누르면 완성된 사진이 생기죠.

3) 포토샵 등을 이용해 후보정하기

아래 사진이 5장의 레오 트리플렛 사진과 4장의 다크 프레임을 이용해만든 결과물입니다.

확실히 1장짜리에 비해 노이즈가 적죠. 하지만 사진이 지나치게 빨간색이고 어두운 등 답답한 느낌이 듭니다. 이 때 포토샵에서 색, 커브, 대비, 채도, 밝기 등을 조절해주면 최종적으로 아래와 같은 이미지가 됩니다.

원본과 합성 후 보정까지 한 사진을 교차로 보여드리겠습니다.

정말 차이가 심하지요? 이래서 천체사진에 있어서 stack과 다크 프레임, 그리고 후보정은 선택이 아닌 필수입니다.

4. 플랫 프레임

사용하는 망원경의 성능에 따라 정도의 차이는 있겠지만, 천체사진을 찍고 다크 프레임과 합성을 해 어느 정도 결과를 보면, 광해로 인한 배경 그라디언트가 생기는 것을 발견할 수 있습니다. 천체사진은 아무리 짧아도 2~5분이라는 꽤나 긴 노출을 하는 사진이기 때문에 주변부 광량저하(비네팅)를 자주 볼 수 있고 작은 먼지도 쉽게 티가 납니다.

위에서 올린 레오 트리오 사진을 다시 보면,

중앙부는 밝고 주변부는 어두운 비네팅이 보입니다. 이 때 저런 비네팅, 그라디언트, 먼지 등을 제거하기 위해서 사용하는 게 플랫 프레임입니다. 플랫 프레임(Flat-filed frame)정의를 먼저 이야기 해보자면,

"플랫 프레임은 단일 면광원을 광학계에 인가하여 촬영한 이미지로 이미지 전체의 평균 밝기가 최대 밝기의 40%정도가 되도록 촬영한 이미지입니다."

(출처- 별하늘지기: 재미있는 플랫 프레임 이야기 '엄성민ㅣ개터래기')

대충 이렇습니다. 쉽게 말하면 렌즈를 통해 들어오는 빛의 패턴정보를 담은 사진이기 때문에 이걸 이용해서 사진전체에 불균형하게 퍼져있는 광량을 사진 전체에 골고루 펴주는 작업을 할 수 있는 거지요.

플랫 프레임 촬영방법은 여러 가지가 있습니다. 제가 사용하는 티셔츠 플랫 찍는 방법을 설명해보겠습니다. (가장 이상적인 건 동틀 무렵의 동쪽하늘을 이용해 찍는 거라고들 하는데, 저는 그 시간에 보통 잠을 쿨쿨 자는지라 티셔츠 플랫을 애용합니다)

고무줄을 이용해 망원경 앞에 티셔츠를 필터마냥 달아주세요. (카메라 렌즈에도 적용할 수 있습니다) 이때 티셔츠 구멍이 너무 커지지 않게, 또 한쪽으로만 쏠리지 않게, 골고루 잘 펴야 합니다.

이때 망원경의 초점, 필터상태, 카메라와 망원경의 각도 등을 촬영할 때와 완전히 동일하게 해주셔야 합니다. 촬영이 끝나고 나서 장비를 해체하실 때 망원경과 카메라는 해체하지 마시고 연결된 상태 그대로, 안전하게 가져오시면 좋겠죠.

망원경과 티셔츠 세팅이 끝났다면, 태블릿도 좋고, 노트북도 좋고, 모니터도 좋고, 하얀 화면을 띄운 스크린을 준비해주세요.

 

그 다음 스크린을 최대한 망원경 앞에 평행하게 놔두고 히스토그램이 40% 정도 나오게 노출을 해서 사진을 찍으면 됩니다. DSLR의 경우 AV모드에 놓고 셔터를 누르세요. ISO는 별 상관 없다고 하지만 저는 별 사진 찍을 때 쓴 ISO와 동일하게 했습니다.

 

한 장만 찍는 게 아니라 스크린을 돌려가며, 여기저기 옮겨가며, 몇 장 찍습니다. 티셔츠가 펴진 게 균일하지 않을 테니 티셔츠랑 고무줄을 푼 뒤에 다시 달아서 또 찍고 돌려가며 찍습니다. 한 20여 장 찍어주세요.

 

그러면 이런 플랫 프레임을 얻을 수 있습니다. 그 다음엔 플랫 프레임에 있을 노이즈를 빼기 위해서 플랫 프레임과 같은 노출로 다크 프레임을 몇 장 찍어주세요.

그 다음, 천체사진 합성프로그램을 이용해서 프로세싱하면 됩니다.

제가 쓰는 DSS로 예를 들면, 이런 식으로 사진을 용도에 맞게 추가한 뒤에 ‘stack’ 하면 됩니다.

아래는 플랫을 적용한 사진과 미적용한 사진의 밝게 한 겁니다.

이 사진이 미적용한 사진이고, 아래사진이 적용한 사진입니다. 위의 사진을 보시면 밝은 중앙부에 비해 주변부가 어둡습니다. 아래사진은 비교적 균등한 광량이네요. 위의 사진에서 파란박스에 있는 먼지자국도 아래 사진에서는 사라진 것을 볼 수가 있습니다. 

이렇듯 플랫 프레임은 사진의 완성도에 많은 기여를 하기 때문에 플랫을 찍고 안 찍고에 따라 사진에 질적 차이가 납니다. 그러니 어느 정도 천체사진 촬영에 익숙해지면 플랫 프레임도 찍는 걸 권장합니다. (처음부터 시도해도 상관 없습니다) 다만, 제대로 되지 않은 플랫 프레임은 되레 사진을 안 좋게 만들기 때문에 잘 찍으셔야 합니다.

이것으로 천체사진 촬영방법 강의를 마칩니다. 최대한 디테일하게 설명하려 했는데, 처음 천체사진을 접하는 분들은 이해하지 못할 부분이 있을 수도 있고, 제가 실수로 빼먹은 부분도 있을 겁니다. 그런 부분들과 각종 질문들을 덧글에 적어주시면 제가 아는 한도 내에서 최대한 답변 해드리도록 하겠습니다.

 

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편집부 주   독투의 글이 3회 이상 메인 기사로 채택된 '프레세페💖별' 님께는 가카의 귓구녕을 뚫어 드리기 위한 본지의 소수정예 이비인후과 블로그인 '300'의 개설권한이 생성되었습니다.  조만간 필진 전용 삼겹살 테러식장에서 뵙겠습니다. 아울러, '프레세페💖별'님께서는 본지 대표 메일 ddanzi.master@gmail.com으로 연락가능한 개인 연락처를 보내주시면 감사드리겠습니다.

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편집 : 딴지일보 챙타쿠